JP2665265B2

JP2665265B2 - 中空円筒管

Info

Publication number: JP2665265B2
Application number: JP4436790A
Authority: JP
Inventors: 芳春渡辺
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1990-02-27
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1997-10-22
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JPH03247578A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は中空円筒管に関し、詳しくはヒューム管、鋼
管及び鋼管モルタルライニング管の内面に施こす、耐塩
性、耐硫酸塩性及び耐酸性等の性能を持つ、ポリマーエ
マルジョンを含有したアルミネート系急硬材硬化物のラ
イニング層を有する中空円筒管に関する。

＜従来技術とその課題＞従来より、上下水道にヒューム管、鋼管及び鋼管モル
タルライニング管等が使用されている。

しかしながら、ヒューム管を下水道管として長期間使
用した場合は、下水中の生活排水などが腐敗し、硫化水
素を発生させるので、流水に埋没している管壁は浸喰さ
れないが、その上部の流水より露出している管壁が腐喰
されボロボロになるなどの課題があった。

また、鋼管を上水道管に使用する場合は、特に酸と接
するまでもなく、発錆の課題があるので通常モルタルラ
イニング管としているが、消毒用の塩素がモルタルライ
ニング層を通して鋼管を発錆させ、その時の膨張圧によ
りモルタルを剥離させるという課題などがあった。

そして、特にヒューム管の耐酸性を解決するために管
内面に塩化ビニールパイプなどを嵌め込んだ管や、所定
の製造工程を終え製品となった管内面に油性や水溶性の
ペイントなどを吹き付け塗装した管が実用化され始めて
いる。

しかしながら、塩化ビニールパイプなどを嵌め込んだ
管は、管径に合わせて特別に塩化ビニールパイプなどを
作製しなければならず、高価であるという課題があっ
た。

また、ペイントなどを吹き付け塗装した管は、コンク
リートがアルカリであること、使用環境が湿潤又は湿空
状態であるため、長期の接着性が不良であるなどの課題
があった。

本発明者は、ポリマーエマルジョンとトリエタノール
アミンなどの急結剤を、遠心成形し終ったヒューム管内
面に散布し、乾燥収縮による内面クラックを防止するた
めの養生用封緘剤を提案した（特開昭64−45788号公
報）。

しかしながら、この養生用封緘剤では、まず、トリエ
タノールアミンがまだ固まらないコンクリート表面に作
用して急結し、硬化層を造り、さらに、その上にポリマ
ーエマルジョンの被膜が形成されるもので、ポリマーエ
マルジョンは造膜するまでに時間がかかるのでヒューム
管など断面が円径のものではダレたりして、薄い被膜し
た形成されず、耐酸性を考えた場合は全く期待できない
という課題があった。

本発明者は、前記の課題を解決するために鋭意研究し
た結果、特定の材料を使用することにより、経済的で、
かつ、管内面と一体化した均一な厚さのライニング層を
有する中空円筒管ができることを知見し本発明を完成す
るに至った。

＜課題を解決するための手段＞即ち、本発明は、管内面に、ポリマーエマルジョンを
含有したアルミネート系急硬材硬化物のライニング層を
有する中空円筒管である。

以下、本発明を詳しく説明する。

本発明に係るポリマーエマルジョンとは、成分的に特
に限定されるものではない。具体的には、エチレンビニ
ルアセテート（EVA）、アクリル樹脂系、スチレン−ブ
タジェンラバー（SBR）及びクロロプレンラバー（CR）
等が挙げられる。

ポリマーエマルジョンは、通常、固形分濃度45〜60重
量％程度の、粘度の高い乳液状のポリマーエマルジョン
で製造される。これらポリマーエマルジョンを、ヒュー
ム管などの製造において、直接コンクリートに添加した
場合は、ポリマーエマルジョンにより、セメントの水和
反応が阻害され、管体強度が小さくなるだけでなく、遠
心力によって、管内面に１〜数cmのポリマーエマルジョ
ンを含む軟らかいペースト相が分離し、波打ったり、と
きには、ダレたりして仕上げができなくなるものであ
り、また、これらを単独で、又は、セメントや他の微粉
末などをフィラーとした混合物として使用し、遠心力に
よってライニングしてもライニング層が薄肉である場
合、遠心力を取り除くとダレて全くライニングができな
いものである。

したがって、遠心力をかけている間の数十秒から、長
くても十数分の間にポリマーエマルジョンを均一な厚さ
に、管内面に固定する必要があり、そのために、本発明
では、次に示すアルミネート系急硬材を併用することが
必須となる。

本発明に係るアルミネート系急硬材とは、具体的に
は、12CaO・7Al₂O₃、CaO・Al₂O₃、11CaO・7Al₂O₃、CaX₂
（Ｘはハロゲン）、3CaO・3Al₂O₃・CaF₂、3CaO・Al
₂O₃、CaO−Al₂O₃−Fe₂O₃固溶体、2CaO・Al₂O₃、3CaO・3
Al₂O₃・CaSO₄明ばん石及び明ばん類等の一種又は二種以
上の混合物や、これらを非晶質の形にして活性を高めた
ものなどが挙げられ、これらは単独でも使用可能である
が、アルミネート系急硬材の急硬性を失なわない範囲
で、各種ポルトランドセメント、フライアッシュ、高炉
又は転炉スラグ、ガラス、珪砂、天然砂、石灰石及び粘
度鉱物、その他の水硬性、難溶性及び不溶性の無機質粉
末や、例えば、塩ビ粉末やナイロンビーズなどのプラス
チックの粉末をフィラーとして添加することも可能であ
る。

また、アルミネート系急硬材の急硬時間をコントロー
ルし、かつ、急硬性や強度を高めるためにセッコウ類、
生石灰及び消石灰等を併用することも可能である。

さらに、オキシカルボン酸又はそれらの塩類などの遅
延剤を練り置き性状を良くするため使用することも可能
である。

アルミネート系急硬材はフィラーは、アルミネート系
急硬材の急硬性を効率良く引き出すため、また、アルミ
ネート系急硬材とフィラーの混合状態の均一性を図るた
め、セメントと同程度以上の細かさに調整されるのが好
ましい。

ポリマーエマルジョンの使用量は、アルミネート系急
硬材又はアルミネート系急硬材とフィラー（以下急硬性
フィラーという）100重量部に対し、固形分で３重量部
以上が好ましく、５重量部以上がより好ましく、８〜20
0重量部が最も好ましい。３重量部未満ではライニング
層の厚さを厚くしても耐酸性は小いさく、200重量部を
超えても耐酸性はそれ以上の向上が期待できず不経済と
なり好ましくない。

ライニング層の厚さはポリマーエマルジョンの添加量
が多いほど薄くて良い。特に、0.2mm以上が好ましく、
0.5mm以上がより好ましく、１〜10mmが最も好ましい。
0.2mm未満では、ヒューム管などでは内面に若干の凸凹
があるためライニング層の厚さが薄い所と厚い所がで
き、薄い所が耐酸性の面で弱点になり易いので好ましく
なく、10mmを超えるとヒューム管などでは、外圧強度の
低下を招くようになるので好ましくない。

なお、本発明では、さらに、ポリマーエマルジョンと
急硬性フィラーを節約し、耐酸性などの性能を低下させ
ることなく、経済効果を高めるために、例えば、天然
砂、ケイ石及びスラグ等を骨材として併用することはよ
り好ましい。

骨材の大きさは、ライニング層の仕上げ面の滑らかさ
を考慮すると、最大寸法1.2mm以下が好ましい。

また、骨材の使用量は、急硬性フィラー100重量部に
対し、多くても300重量部が好ましい。

そしてこの時のライニング層の厚さは0.2mm以上で最
大滑材寸法以上の厚さが好ましい。

本発明において、前記の各材料（以下ライニング材と
いう）の使用方法としては、ポリマーエマルジョンと
急硬性フィラー、必要に応じ骨材や、軟度を調節するた
めの水や、さらには、練り置き性状をコントロールする
ためのオキシカルボン酸又はそれらの塩類などの遅延剤
を、予じめ混練し、ペースト状又はモルタル状として使
用する方法、急硬性フィラーに遅延剤を添加し、ペー
スト状又はモルタル状としておいて、形成する直前に、
ポリマーエマルジョンを混合する方法、及びまず、ポ
リマーエマルジョンを遠心力で管内面に張り付けておい
てから、次いで急硬性フィラーを含むペースト状又はモ
ルタル状のものを添加することにより、管内の表面に浮
きだしたポリマーエマルジョンと、ペースト状又はモル
タル状のものとを容易に一体化する方法等が可能であ
り、ライニング材の使用方法は、特に、制限されるもの
ではない。

特に、工業的には、ポリマーエマルジョンと急硬性フ
ィラーは別々にしておいて、急硬性フィラーを遅延剤で
数時間以上硬化しない状態にしておくことが好ましく、
前記三通りの内でもとの二通りの方法が好ましい。

本発明においてライニング材は、ヒューム管などの内
面のコンクリート又はモルタルに触れると、コンクリー
ト又はモルタルからの消石灰が混合してくることによ
り、遅延されている急硬性フィラーの急硬性が換気さ
れ、遠心力成形していう数十秒から十数分の間に急硬し
てライニング層を形成するものである。

急硬性が弱い場合や鋼管に直接ライニングする場合
は、ポリマーエマルジョンの方に予じめ適量のセメント
や生石灰又は消石灰を添加しておくのが好ましい。

本発明のライニング材のライニング方法は、遠心力に
よるものである。鋼管の場合は直接回転している鋼管の
内面に、前記の通りライニングすれば良く、ヒューム管
や鋼管モルタルライニング管は、内面の仕上げ工程終了
後、回転している状態で、直ちに前記の通りのライニン
グするもので、遠心力のかけ方は特に限定されるもので
はないが、30G以上の高速で回転させた方が、表面の滑
らかなライニング層ができるので好ましい。通常は、ラ
イニング材を添加したら、すぐ高速まで上げライニング
層が急硬するまでの数十秒〜十数分間、そのまま回転を
保持する方法が実施されている。

＜実施例＞以下、本発明を実施例にて詳しく説明する。

実施例１ポリマーエマルジョンとしてEVA系とSBR系のものを選
び、各種のアルミネート系急硬材、フィラー、骨材及び
遅延材を使用し、表−１に示すように、急硬性フィラー
に対するポリマーエマルジョンの添加量とライニング層
の厚さを変えた中空の供試管を作成して、所定の養生
後、供試管の片面をエポキシ樹脂接着剤と塩ビ板を用い
て密封し、その中に５％硫酸水溶液を入れ、４週間後の
重量減少量を測定した。なお、硫酸水溶液は１週間毎に
新しいものに変えた。結果を表−１に併記する。

中空の供試管は外径20×長さ30cmの寸法で、まず、モ
ルタルを厚さ3cm前後となるよう遠心力成形し、発生し
たノロを取り除き、内面を仕上げた後、直ちに、予じめ
遅延剤を用い急硬時間を20分以上に調節し、かつ、必要
によっては、水を添加して、例えばJIS R 5201のフロ
ー、即ち、抜き上げフローで300mm以上の、適当な軟度
になるよう混練したペースト状又はモルタル状のライニ
ング材を、3G程度の低速回転で添加して、すぐ30Gの高
速回転に上げ、そのまま６分間保持してライニングし
た。そして、20℃で前養生を、４時間した後、15℃/hの
昇温速度で65℃まで昇温し、そのまま４時間保持してか
ら上記バルブを締め、翌日まで自然放冷してから取り出
した。

本発明のライニング材は遠心力成形してもノロの発生
は全くなく、急硬させても体積が変わらないことから、
ライニング層の厚さは、ペースト状又はモルタル状のラ
イニング材の密度を測定し計算によって添加する重量を
変えることによってコントロールした。

遅延剤はグリコン酸ナトリウムを使用した。

（使用材料）ポリマーＡ−1:電気化学工業（株）製商品名「デンカEV
Aテエックス、54C」固形分濃度50重量％、主成分酢酸ビ
ニル−エチレン共重合エマルジョン。

Ａ−2:武田薬品（株）製商品名「クロスレン、CMX−0
2」、固形分濃度45重量％主成分スチレン−ブタジェン
共重合エマルジョン。

アルミネート系急硬材Ｂ−1:12CaO・7Al₂O₃、石灰石と
白ボーキサイトを，生成物が12CaO・7Al₂O₃となるよう
に調合し、粉砕し、1,650℃で溶融し、急冷し非晶化し
た粉砕品、ブレーン4,500cm²/g。

Ｂ−2:3CaO・3Al₂O₃・CaF₂、石灰石、白ボーキサイト及
び蛍石を、生成物が3CaO・3Al₂O₃・CaF₂の組成となるよ
うに調合し、粉砕し、1,650℃で完全溶融した後急冷
し、大部分非晶質とした粉砕品、ブレーン5,000cm²/g Ｂ−3:3CaO・3Al₂O₃、電気化学工業（株）製、アルミナ
セメントキャスタブル用Ｂ−4:CaO・2Al₂O₃、石灰石と白ボーキサイトを、生成
物がCaO・2Al₂O₃となるよう調合し、粉砕し、1,700℃程
度で完全溶融して急冷し、一部非晶質化した粉砕品、ブ
レーン5,000cm²/g。

Ｂ−5:3CaO・3Al₂O₃・CaSO₄、生灰石、白ボーキ及びII
型セッコウを、生成物が3CaO・3Al₂O₃・CaSO₄となるよ
うに調合し、粉砕し、1,400℃で溶融し、急冷した粉砕
品、ブレーン6,000cm²/g。

Ｂ−6:仮焼明ばん石、広島県勝光山産明ばん石を600℃
で焼成した粉砕品、ブレーン2,500cm²/g。

Ｂ−7:カリウム明ばん、試薬、無水物換算で添加。

Ｂ−8:ポルトランドセメントクリンカー粉末、ポテンシ
ャル組成で3CaO・Al₂O₃8.5重量％、4CaO・Al₂O₃・Fe₂O₃
9.0重量％のクリンカーの粉砕品、ブレーン3,000cm²/
g。

Ｂ−9:ジェットセメントクリンカー粉末、ポテンシャル
組成で11CaO・7Al₂O₃・CaF₂を重量％含むクリンカー粉
砕品、3,000cm²/g。

フィラーＣ−1:普通ポルトランドセメント、ブレーン3,
200cm²/g。

Ｃ−2:高炉スラグ粉末、ブレーン4,500cm²/g。

Ｃ−3:石灰石粉末、ブレーン3,000cm²/g。

Ｃ−4:天然砂の粉砕品、ブレーン3,500cm²/g。

Ｃ−5:ケイソウ土、200メッシュ下。

Ｃ−6:II型無水セッコウ、ブレーン6,000cm²/g。

骨材Ｄ−1:天然砂、1.2mm下。

Ｄ−2:高炉スラグ、88μ〜0.6mm。

なお、表−１中、ポリマーは固形分換算で、重量減少
率は、塩ビ板を含めた試験開始前の供試管重量に対する
試験後の供試管重量から求めた。

表−１において、実験No.1−２と１−３の比較例は、
遠心力形成しても、遠心力を止めるとダレてきて、均一
なライニング層が形成できず、特に、実験No.1−３のエ
マルジョン原液だけを遠心力成形したものは遠心力を止
めると管外に流れ出し、設計ライニング厚さで1mmであ
るものが、実際は皮一枚のライニングとなった。したが
って、実験No.1−２と１−３の比較例の耐酸性は小さい
ものであった。

本発明のライニング材を使用したライニング層は遠心
力を止めても全くダレはなく、きれいで滑らかなライニ
ング層が形成され、設計通りの厚さとなっているものと
考えられる。

また、ポリマーエマルジョンの配合量が多いほど、さ
らに、ライニング層の厚さが厚いほど、耐酸性は向上
し、アルミネート系急硬材やフィラーの種類や骨材の有
無が耐酸性に対して大きく影響されないことがわかり、
フィラーや骨材の併用は、経済的にもより好ましいもの
である。

また、ポリマーエマルジョンの配合量は急硬性フィラ
ーに対し3.0重量％以上が好ましく、５重量％以上がよ
り好ましく、８重量％以上が最も好ましいことがわか
る。

さらに、ポリマーエマルジョンは多いほど耐酸性は向
上するが、200重量％以上添加してもそれ以上の耐酸性
の向上が期待できないこともわかる。

ライニング厚さは0.2mm以上が好ましく、0.5mm以上が
より好ましく、1mm以上が最も好ましい。このことか
ら、ライニング厚さが厚いほど耐酸性が向上することわ
かる。

実施例２最大骨材寸法20mmの砕石、細骨材率42％、水・セメン
ト比32％、スランプ８±2cm、単位セメント量460kg/
m³、高性能減水剤、電気化学工業製商品名「デンカFT−
500」6.9kg/m³、膨張材、電気化学工業商品名「デンカC
SA♯20」60kg/m³のコンクリートを用いて内径1,000×管
厚82×長さ2,430mmで、軸方向鉄筋比0.26％、円周方向
スパイラル筋鉄筋比1.49％のＡ型ヒューム管を常法によ
り遠心力成形し、仕上げをした後、直ちに、本発明のラ
イニング材を厚さを変えてライニングし、実施例１と同
様に蒸気養生し、翌日脱型して２週間屋外養生してから
外圧強度を測定した。測定結果を表−２に示す。

本発明のライニング材の配合比は固形分換算でＡ−１
を50重量部、Ｂ−１を20重量部、Ｃ−６を20重量部、Ｃ
−４を60重量部、軟度を調節するために適量の水、及
び、急硬時間を３〜４時間となるようにグルコン酸ナト
リウムを遅延剤として添加して混練したものを使用し、
内面仕上げを行ったヒューム管に、3G程度の低速回転で
投入し、35G程度の高速回転で５分間保持してライニン
グした。

ライニング層の厚さは、実施例１と同様の計算方法で
設計し、管全体の厚さは一定となるようライニング層は
管厚の内割りとなるように設計した。

なお、本発明のライニング材そのものは数時間急硬し
ないように設計したが管内面からの消石灰の刺激により
遠心力成形後は急硬し、滑らかで均一な厚さのライニン
グ層が得られた。

表−２よりライニング層を管厚の内割で設計するとラ
イニング層が厚くなるほど外圧強度は低下する傾向があ
り、特に、10mmを超えると低下率は大きくなる。

＜発明の効果＞以上、ポリマーエマルジョンを含有したアルミネート
系急硬材を主成分とする、本発明のライニング材でライ
ニング層を施すことにより、耐酸性の大きいヒューム管などが得られる。

ポリマーエマルジョン単独又はポリマーエマルジョン
を添加したペースト又はモルタルでは粘稠性が高く、薄
肉層のライニングはダレて遠心力成形できないが、本発
明のライニング材の使用によって、滑らかで均一なライ
ニング層を形成することができる。

アルミネート系急硬材は他の急結剤と異なり、通常の
遅延剤で数時間急硬性を遅延してもヒューム管等内面か
らの消石灰の刺激で遠心力成形中に速やかに急硬し工業
的利用上、極めて使用し易いものである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】管内面に、ポリマーエマルジョンを含有し
たアルミネート系急硬材硬化物のライニング層を有する
中空円筒管。